信息擦除的动力学及 Landauer 界向快速过程的推广

以双势阱作为物理存储器，我们通过实验与数值模拟研究擦除过程中的能量交换，并对快速操作的成本进行定量建模。在随机热力学框架下，我们找到了快速操作所需超出 Landauer 界的额外开销的来源：在过阻尼 regime 中该余项主要来自耗散，而在欠阻尼 regime 中则源于存储器的加热。事实上，在准静态协议中系统始终与其环境热化，但对于快速协议，向恒温器的低效热传递相对于功的输入存在延迟，导致瞬态温升。该升温由对擦除过程的全面统计物理描述定量刻画，并在动能与势能上均显著：它们不再满足均分定理。因此擦除信息的平均功与热相应增加。二者均受有效 Landauer 极限 $k_B T_{eff} \ln{2}$ 所界，其中 $T_{eff}$ 为过程中存储器实际温度的加权平均。